智能分层注水技术研究与应用

摘要：辽河油田2018年开始无缆波码智能分注技术引进和自主化研究工作，截止2020年底已累计实施25井次，实践证明，无缆波码智能分注技术能解决边远地区水井测试不及时测试费用高及部分稠油高凝油转注井、污水回注井测调仪无法下入测试不成功难题，具备推广价值。

关键词：注水;智能可调配水器;远程控制

辽河油田现有注水井2371口，开井1535口，年注水量2972×104m3，分层注水井1325口，分注率55.9%，分层配注合格率83.8%。分层注水工艺主要以桥式偏心、桥式同心分注为主，并配套研发了套变井分注、长胶筒小隔层分注、4寸和5寸小井眼分注等技术，基本解决辽河油田分层注水难题。但仍存部分问题亟待解决，具体表现为，一是辽兴奈曼、科尔伈等油田处于边远矿区，路途远测试费用高，且经常出现测试不及时问题;二是井口注水压力大于16MPa水井测试时仪器下入困难，经常测试不成功;三是部分稠油高凝油转注井、污水回注井井底返吐死油严重，经常出现测试遇阻问题，且多次洗井效果不佳，仪器依然无法下入造成测试不成功。经调研智能分注技术能解决上述问题。

1技术构成及原理

无缆智能分注技术主要由远程测调监控系统、井口地面控制器、井下智能配水器三部分组成。其原理是远程测调监控系统通过流量卡控制井口地面控制器开关产生压力波动，压力波将井口地面控制器和井下智能配水器进行联动，对需要调整水量层段上的智能配水器发出与其动作相应的压力编码信号，使之产生过水面积上的变化，从而调整配注量满足地质调配需求 ，并返回相应流量、压力和温度等数据，达到智能分注的目的。

2主要工具性能参数

（1）远程控制系统

主要是安装在电脑或手机端的控制软件：其功能是实时数据传送、现场操控、远程操控。控制软件通过地面控制器可与井下智能配水器进行实时双向通讯。地面控制器控制软件实时对井下各个层位的压力、温度、流量数据进行直读和实时监测，监测结果可以用测井曲线的方式显示在屏幕上，也可以保存在数据库中。

（2）地面控制器

地面控制器可以安装在井口或井口注水间内，智能配水器下井之前，地面控制器内的控制软件给每个配水器设置不同地址，地面控制器根据仪器地址可区分来自井下不同层位的测量数据并进行自动控制，可靠通信距离大于5千米。

（3）智能可调配水器

井下智能配水器内设计有流量计、高温电池组和水嘴调节机构，正常注水时井下配水器将测井数据存储在内部芯片中，当流量出现误差时，通过控制芯片的流量自动测调算法实现当前层的流量测调，其它层工作方式相似，从而实现分注井自动测试调配。总体结构采用偏心结构设计，外径φ114mm;内通径φ46mm;长度1.34m;最大工作压力45MPa;压力测量范围0～60MPa;可带压作业。

（4）长效密封注水封隔器

为达到智能注水管柱寿命3年以上要求，研制长效密封注水封隔器，该主要由坐封机构、密封机构、锁紧机构、解封机构、强制关闭洗井机构等组成。与常规注水封隔器相比，该封隔器洗井阀采用强闭机构，即外压对洗井阀无影响，油管内静液柱压力始终作用在洗井阀上，降低注水波动对洗井阀关闭不严影响，同时洗井阀采用T型圈和L圈双重密封方式，提高多次洗井后洗井阀密封可靠性，从而提高封隔器使用寿命。

3现场评价

截止2020年12月该技术已在辽河现场应用25井次，施工成功率100%，远程测试和密封成功率100%，采用氧活化抽检验封封隔器密封合格率97.3%，采用流量计对井下各层配水量进行校正，远程水量误差小于10%，达到地质配注要求。

以龙18-119为例，该井为51/2寸套管，要求采用四级四层智能分注，设计地质注水总量60m3，分别为0方、10方、20方、30方，远程测调后用流量计进行二次验证，实测注水量为62.13m3，分别为1.54方、8.44方、18.97方、33.18方，平均各层配注偏差10.45%，最

大误差15.6%，取得比较好的效果。

表1龙18-119井地质配注量、远程测调水量和实际流量计校正水量对比表

4结论与认识

（1）现场试验效果证明，该技术在办公室或手机端即可通过无线网络（4G）远程对井口注水压力、总注水量、井下各层配注量、配水器水嘴前后压力等参数进行监测，节约测试和验封费用;

（2）技术应用于边远矿区水井、井口注水压力大于16MPa水井、部分稠油高凝油转注井、污水回注井等，解决了上述井测试费用高、测试不及时、甚至无法测试问题;

（3）该技术每次验封、测调和井下采集压力等数据均需要远程操控地面控制器从井口向井下发码完成，需要有一个较长的测调周期，并且在发码过程中，全井注入量频繁变化，造成水井注入量数据“异常”，因此，远程测调、验封前建议与注水站提前沟通协调;

（4）在稠油、高凝油转注井特别是井底含死油细砂等井中，水嘴存在偶尔堵塞情况，如流量突然减少压力上升等，可能需要频繁测调以确保各层配注量，此种情况会加速了井下智能配水器电能的消耗，最终影响分注管柱寿命，建议针对此类井开展有缆智能分注技術研究;

（5）该技术与常规注水井相比，需要对井口流程进行改造，涉及切割焊接等工序、井场取电、地面挖沟填埋电缆等工序，需要多部门协作，建议事先确立好改造方案和划分责任归属，有助于加快完井进度;

（6）部份井氧活化某层配注与地质配注不符，技术实施效果难以评价，下步需要对此问题进行分析评价。

作者简介：

寇微，男，2006年毕业于大庆石油学院机械工程与科学学院金属材料工程专业，高级工程师，主要从事油田分层注水和化学驱注聚技术研究与推广工作